阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease, AD)是一類慢性中樞神經(jīng)退行性疾病,主要表現(xiàn)為進行性的記憶力減退以及認知障礙,是造成癡呆的重要原因。關(guān)于AD病因的 -淀粉樣蛋白(A )級聯(lián)假說認為,A 的積累在導致神經(jīng)元功能障礙和細胞死亡的連鎖反應中起著重要作用,從而導致AD患者認知能力下降。近年來采用包括多種生物物理刺激技術(shù):超聲、光、電、磁刺激等在內(nèi)治療技術(shù),改善AD腦內(nèi)A 超載的治療研究,推動了延緩和預防AD導致認知功能缺失的治療研究進展。其中具有代表性的研究采用閃光刺激一定程度調(diào)控AD模型小鼠腦電波的伽馬振蕩異常,改善受損的學習記憶功能。然而最新的研究報道反駁了這一發(fā)現(xiàn),認為閃光刺激并不能調(diào)控腦電波伽馬振蕩,也無法減少AD小鼠腦內(nèi)A 過量沉積或改善AD癥狀,甚至閃光刺激會引起實驗小鼠的情緒排斥。這一研究爭論,可能源于閃光刺激這種間接手段。而經(jīng)顱或顱內(nèi)交流電刺激則被認為可以直接將刺激電流遞送入腦,通過對神經(jīng)細胞活動的電刺激調(diào)節(jié),實現(xiàn)清除A 和改善學習記憶功能的治療目的。
近日,中國科學院深圳先進技術(shù)研究院劉倩副研究員與美國加州大學戴維斯分校Min Zhao教授,加州大學舊金山分校Theodore Zanto副教授合作在Cell & Bioscience上發(fā)表題為的“Intensity-dependent gamma electrical stimulation regulates microglial activation, reduces beta-amyloid load, and facilitates memory in a mouse model of Alzheimer’s disease”的文章。研究首先采用數(shù)字建模和有限元建模(FEM)計算了顱內(nèi)伽馬交流電刺激在深腦不同功能腦區(qū)的有效刺激電場分布和安全性評價。繼而對5xFAD小鼠開展為期4周的程序式顱內(nèi)伽馬交流電刺激治療,發(fā)現(xiàn)該治療技術(shù)能夠顯著減少皮層和海馬中的A 1-42沉積并激活小鼠皮層和海馬中的小膠質(zhì)細胞,促進5xFAD小鼠的學習記憶功能呈現(xiàn)以刺激強度依賴式改善。
結(jié)合該團隊前期發(fā)表在Alzheimers Res Ther. 2020 12(1):89中的研究成果:顱內(nèi)伽馬交流電刺激能夠增強5xFAD小鼠海馬和室下區(qū)的神經(jīng)發(fā)生,他們持續(xù)研究證實了伽馬交流電刺激對中樞神經(jīng)退行性疾病的神經(jīng)新生和神經(jīng)免疫激活作用,這些細胞響應可能推動了AD小鼠腦內(nèi)A 的清除,從而實現(xiàn)學習認知和記憶功能的改善,為電刺激治療AD的臨床策略和轉(zhuǎn)化應用提供了新的實驗依據(jù)。
本研究由中國科學院深圳先進技術(shù)研究院劉倩副研究員作為第一作者,美國加州大學戴維斯分校的Min Zhao教授和加州大學舊金山分校的Theodore Zanto副教授為通訊作者共同完成。項目研究受到NIH、AFOSR MURI和DARPA研究資助。
Fig. Intensity-dependent gamma electrical stimulation regulates microglial activation,reduces beta-amyloid load and facilitates memory in a mouse model of Alzheimer’s disease.
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